[发明专利]基于滤波器的实时OFDM接入网系统

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术，特别是一种基于Savitzky-Golay（S-G）滤波器的光正交频分复用无源光接入网系统。 

背景技术

光正交频分复用接入是近几年新兴的无源光接入网技术，它以光正交频分复用技术为基础，利用光正交频分复用频谱利用率高、抗色散性能好以及载波分配自由等特点，可以实现40Gb/s速率以上、灵活自由的光接入，能够满足未来高速率、动态灵活的宽带接入的需求，它已成为下一代接入网领域当前的研究热点之一。 

近年来，光通信的传输速度在不断的增加，光通信系统相比于无线通信系统对比特率有了更高的要求。当采样率和比特率很高时，接收端的误码率很高，而且系统对频率偏移的敏感度也随之增加，传统线下（非实时）处理不能满足光纤通信系统对比特率的更高要求，迫切需要产生对光正交频分复用信号进行实时处理的方法。因此，实时的光正交频分复用处理方法将是未来光正交频分复用通信的必然发展方向，它能够将光正交频分复用的传输速率提高到一个前所未有的新高度。在硬件方面，现在的FPGA在处理速度上可以实现越来越 高的速度；在结构上，体积越来越小；在功能上，能够实现的功能也越来越全面；在成本上，相比原来的昂贵开发板，目前的FPGA开发板已大大降低的成本。这些都对实现实时正交频分复用接入网的实时处理数据提供了技术上的可行性。目前，实时的光正交频分复用接入网系统的研究在国内外也取得了较多的成果，Bangor University最早进行了一系列实验，实现了速率为11.25Gb/s的DDO-OFDM实时系统。在之后的研究中，LIN Wei等人利用带宽为10GHz的DML激光器实现了信号速率达18.6Gb/s的20Km标准单模光纤(SSMF)无色散补偿的传输，而由Dayou Qian等人实现的DDO-OFDM实时系统的信号速率达到41.25Gb/s，成为当前最高的速率。 

S-G滤波器最初由Savitzky和Golay于1964年提出，目前被广泛地运用于数据流平滑除噪，是一种在时域内基于局域多项式最小二乘法拟合的滤波方法。这种滤波器最大的特点在于在滤除噪声的同时可以确保信号的形状、宽度不变。现在S-G滤波器在实时的图片及语音信号处理上有较多的研究，本发明首次将S-G滤波器应用于实时的正交频分复用光接入网系统，对发送端产生的信号进行平滑滤波。 

图1为现有光正交频分复用光接入网的系统结构示意图。现结合图1，对现有的光正交频分复用光接入网结构进行说明，具体如下： 

现有的光正交频分复用光接入网系统，包括：发送端数字处理模块10、光调制器模块11、DAC模块12、光电检测器PIN模块13、ADC模块14、接收端数字处理模块15。 

发送端数字处理模块10用于接收上层设备所需传输的二进制数 据流16，将其通过各种数字域的处理，分别生成频分复用的数字信号，输出至数模转换模块11。其中，数字处理模块10包括：一个星座映射模块100、一个插入导频模块101、一个串并变化模块102、一个IFFT运算模块103、一个并串变换模块104、一个添加循环前缀和加窗处理模块105、一个内插过采样模块106。星座映射模块100将上层系统所需传输的数据进行调制；插入导频模块101，用以接收端进行相位补偿；串并变换模块102将加入导频后的信号进行串并变换，由一路二进制数据转换为M路二进制数据；IFFT运算模块103将M路星座图数据流进行反快速傅里叶运算，每次运算得到M个复数；并串变换模块104，将IFFT变换后的信号并串变换后传递给循环前缀及加窗模块105；循环前缀及加窗模块105将接收到串行信号后，在其前端插入保护间隔GI，并经过升余弦滤波器进行整形，之后形成正交频分复用数字信号，完成发送端数字处理模块10的功能。其中，M为光正交频分复用系统的子载波数，为了符合IFFT运算的特点，其取值为2的正整数次幂。 

DAC模块11接受数字处理模块10产生的正交频分复用数字信号，将其进行数模转换，得到电域正交频分复用基带信号，传递给光调制器模块12。电域正交频分复用基带信号中，对应M个数据加上其保护间隔的电信号波形，为一个正交频分复用符号。 

光调制模块12，将正交频分复用基带信号加载至光载波上，m个ONU通过光耦合器耦合后，传递至光纤链路中进行传输。 

光检测器PIN模块13，是一个光解调器，将从链路获得的光信 号还原成电域正交频分复用基带信号。 

ADC模块14，将正交频分复用基带信号进行模数转换，获得正交频分复用数字信号。